探討影響耐電痕化指數(shù)（PTI）試驗(yàn)結(jié)果的細(xì)節(jié)因素

楊 燕 滕怡玫

（麥可羅泰克（常州）產(chǎn)品服務(wù)有限公司，江蘇 常州 213031）

0 前言

在電工、電子產(chǎn)品中，固體絕緣材料的應(yīng)用極為廣泛，而耐電痕化指數(shù)（PTI：Proof Tracking Index）對(duì)于固體絕緣材料的質(zhì)量控制可作為一種可接受判斷標(biāo)準(zhǔn)的方法之一。同時(shí)，耐電痕化指數(shù)（PTI）試驗(yàn)結(jié)果也是中國(guó)質(zhì)量認(rèn)證中心（CQC）在印制電路板領(lǐng)域認(rèn)證重要的檢測(cè)項(xiàng)目?；谶@一指標(biāo)的關(guān)鍵性，能夠正確操作試驗(yàn)，給出正確嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)果判定就顯得尤為重要。以下是筆者依據(jù)GB/T 4207-2012《固體絕緣材料耐電痕化指數(shù)和相比電痕化指數(shù)的測(cè)定方法》標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)室的一些具體案例，總結(jié)分析在檢測(cè)過程中會(huì)影響結(jié)果判定的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和應(yīng)注意的某些細(xì)節(jié)。

1 試驗(yàn)原理

耐電痕化指數(shù)（PTI）測(cè)量是指連續(xù)5個(gè)試樣經(jīng)受50滴液滴期間未電痕化失效和不發(fā)生持續(xù)燃燒所對(duì)應(yīng)的耐電壓數(shù)值，以V表示。

被支撐試樣上表面幾乎為水平面，兩電極間施加一電應(yīng)力，電極間試樣表面經(jīng)受連續(xù)電解液滴，直到過電流裝置動(dòng)作，或發(fā)生持續(xù)燃燒或直到試驗(yàn)通過。本實(shí)驗(yàn)主要模擬電氣設(shè)備在潮濕環(huán)境下工作時(shí)原材料的耐電痕化性能是差、一般還是優(yōu)良。在實(shí)際工作中，材料的PTI性能指標(biāo)是考慮產(chǎn)品安全性的重要參數(shù)之一（如圖1）。

圖1 耐漏電起痕試驗(yàn)儀（試驗(yàn)中）

2 環(huán)境條件

2.1 試樣條件處理

依據(jù)GB/T 4207-2012《固體絕緣材料耐電痕化指數(shù)和相比電痕化指數(shù)的測(cè)定方法》標(biāo)準(zhǔn)要求，如無另有規(guī)定，試樣應(yīng)在（23±5）℃，（50±10）%RH下保持至少24 h。樣品一般在運(yùn)輸過程中，受氣候環(huán)境影響導(dǎo)致性能不穩(wěn)定，如果直接進(jìn)行試驗(yàn)，很可能會(huì)出現(xiàn)幾個(gè)試樣數(shù)據(jù)表現(xiàn)不一致或結(jié)果判定不準(zhǔn)確的情況。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在（23±5）℃、（50±10）%RH下保持至少24 h的目的也在于使試驗(yàn)樣品特性達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，從而得出最真實(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)果。

2.2 試驗(yàn)環(huán)境

依據(jù)GB/T 4207-2012標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，試驗(yàn)應(yīng)在環(huán)境溫度23 ℃±5 ℃進(jìn)行。 同時(shí)需要注意的是，試驗(yàn)所用的溶液A，NH4Cl溶液應(yīng)在23 ℃±1 ℃時(shí)，其電阻率為3.95Ω.m±0.05Ω.m。

綜上所述：試樣的條件處理、試驗(yàn)環(huán)境及溶液配制是保證檢測(cè)結(jié)果客觀正確的前提。

3 試樣要求

試樣應(yīng)光滑，如無擦傷、瑕疵、雜質(zhì)等。當(dāng)電解液滴至在試樣表面時(shí)，如果表面不光滑，電解液可能會(huì)順擦傷紋路延伸或集中，從而導(dǎo)致樣品表面試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的瞬時(shí)電解液量無法滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

尺寸要求應(yīng)不小于15 mm×15 mm，規(guī)定尺寸要求的主要目的在于確保檢測(cè)過程中沒有電解液流出試樣邊緣，同時(shí)也避免已試驗(yàn)的區(qū)域影響到未試驗(yàn)的材料區(qū)域。

試樣厚度應(yīng)為3 mm或更厚，若客戶提供樣品小于3 mm，則應(yīng)使其所送樣品材料可疊加到至少3 mm厚度且所疊樣品尺寸最好保持一致。由于PTI試驗(yàn)的試樣支撐件載體為厚度不低于4 mm的玻璃板，試驗(yàn)過程中電解液滴至樣品時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，熱量的耐受也是PTI試驗(yàn)的考察之一。如果直接滴至在薄樣品上，產(chǎn)生的熱量就會(huì)很快被底部玻璃板快速傳遞分散，失去了樣品耐受電解液熱量的作用，從而影響試驗(yàn)結(jié)果的判定。

4 電解液（NH4Cl溶液）

電解液標(biāo)準(zhǔn)有規(guī)定A和B兩種溶液，因?qū)嶋H檢測(cè)案例中以溶液A（NH4Cl溶液）選擇居多，故本文電解液即為溶液A。

GB/T 4207-2012規(guī)定：NH4Cl溶液的配制應(yīng)將純度不小于99.8%的分析純無水氯化銨（NH4Cl）溶解在電導(dǎo)率不超過1 mS/m的去離子水中。在23 ℃±1 ℃時(shí)，NH4CL溶液電阻率為（395±5）Ω.cm。筆者在實(shí)際檢測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)，NH4Cl溶液的電阻率受溫度影響較大，隨著溶液電阻率的減小會(huì)加速材料的電痕化，所以在配制溶液時(shí)，應(yīng)保證去離子水溫度為23 ℃±1 ℃，這一點(diǎn)可通過恒溫水浴對(duì)配制溶液進(jìn)行控制。

配制溶液的環(huán)境溫度應(yīng)控制在23 ℃±5 ℃，同時(shí)溶液配制好后應(yīng)在其試劑瓶上貼上配制日期（精確到具體時(shí)間）、溶液名稱、配制人的標(biāo)識(shí)。通常一個(gè)完整的PTI試驗(yàn)需要5 h以上，為防止溶液水分的蒸發(fā)，筆者建議溶液配制好后最好用鋁箔紙或其他材料將溶液瓶口封住，以最大限度的防止溶液蒸發(fā)從而影響NH4Cl溶液的電阻率。每次試驗(yàn)前，都應(yīng)重新配制溶液，且應(yīng)用電導(dǎo)率儀對(duì)溶液進(jìn)行測(cè)量。理論上一次溶液的使用時(shí)間不超過8 h。

5 滴液裝置的清洗

每次試驗(yàn)前，滴液裝置中會(huì)有一些上次試驗(yàn)留下的殘液，這些殘液由于蒸發(fā)或某些化學(xué)變化，其濃度和電阻率已不滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。因此，在每次試驗(yàn)前必須對(duì)滴液裝置進(jìn)行清洗。建議清洗的步驟為：（1）試驗(yàn)前，先將去離子水倒入滴液裝置，讓去離子水流出大約100滴，以去掉滴液裝置中濃度較大的殘液；（2）試驗(yàn)開始時(shí)，將配置好的正確濃度的溶液裝入滴液裝置，讓溶液先流出大約100滴，從而使得流出溶液的濃度與電阻率符合標(biāo)準(zhǔn)要求。完成以上清洗步驟后，方可正式開始試驗(yàn)。

表1 PTI試驗(yàn)結(jié)果示例

6 結(jié)果現(xiàn)象的判定

GB/T 4207-2012標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定對(duì)于結(jié)果判定的描述：規(guī)定數(shù)量的試樣（一般推薦試樣數(shù)為5個(gè)）應(yīng)經(jīng)受住在第50滴液滴已經(jīng)滴下后，至少25 s無電痕化失效，無持續(xù)燃燒發(fā)生。之前筆者實(shí)驗(yàn)室在參與CQC比對(duì)時(shí)，比對(duì)結(jié)果樣品的PTI值普遍偏高。在后續(xù)整改時(shí)發(fā)現(xiàn)，工程師在PTI值的判定完全依賴于漏電起痕試驗(yàn)儀設(shè)備的過流裝置動(dòng)作，過流裝置動(dòng)作不再繼續(xù)，則判定為電痕化失效，但忽略了標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于應(yīng)“無持續(xù)燃燒”現(xiàn)象的描述。

在實(shí)際案例中發(fā)現(xiàn)，某些材料尤其是塑料類產(chǎn)品，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)持續(xù)性的燃燒現(xiàn)象但還未達(dá)到設(shè)備過流裝置的動(dòng)作條件。這個(gè)時(shí)候往往認(rèn)為電痕化還未完全失效，但依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于失效的現(xiàn)象描述這種情況其實(shí)樣品已經(jīng)判定為電痕化失效。正是由于對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果判定描述的理解不是很透徹，從而出現(xiàn)PTI值偏高的現(xiàn)象。

在這里強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于結(jié)果判定的描述，是希望工程師在試驗(yàn)過程中還應(yīng)關(guān)注樣品有無持續(xù)燃燒發(fā)生的這一現(xiàn)象細(xì)節(jié)而不是僅僅依賴于設(shè)備過流裝置的動(dòng)作，否則對(duì)于樣品的PTI值判定是不準(zhǔn)確的（見表1）。

7 結(jié)語

PTI試驗(yàn)的流程環(huán)節(jié)較多，對(duì)于結(jié)果的影響因素也較多。例如：環(huán)境溫濕度的控制，配制NH4Cl溶液所用的去離子水的電阻率要求，電極的尺寸及磨損程度，工程師的操作等均會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生一定影響。筆者本次主要針對(duì)在試驗(yàn)過程中，容易忽略的一些細(xì)節(jié)但也會(huì)直接影響結(jié)果判定的因素進(jìn)行闡述，希望對(duì)試驗(yàn)人員有所幫助。材料的耐電痕化性能指標(biāo)（PTI值）是考慮產(chǎn)品安全性的重要參數(shù)之一，正是由于這一指標(biāo)的重要性，更應(yīng)在測(cè)試過程中確保每一步操作、每一個(gè)參數(shù)都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求。本著嚴(yán)謹(jǐn)、客觀、公正的態(tài)度進(jìn)行試驗(yàn)，真實(shí)反應(yīng)材料本身的PTI值，這樣的結(jié)果才更具有參考意義。